2019版高考物理總復習 第22課 電場能的性質練習.doc

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第22課 電場能的性質1四個關于電場能的概念的理解和應用電勢能、電勢、等勢面、電場力做功 (1)(2015全國，6分)如圖所示，直線a、b和c、d是處于勻強電場中的兩組平行線，M、N、P、Q是它們的交點，四點處的電勢分別為M、N、P、Q。一電子由M點分別運動到N點和P點的過程中，電場力所做的負功相等。則() A直線a位于某一等勢面內，MQB直線c位于某一等勢面內，MNC若電子由M點運動到Q點，電場力做正功D若電子由P點運動到Q點，電場力做負功答案：B解析：電子帶負電荷，電子由M點分別運動到N點和P點的過程中，電場力所做的負功相等，有WMNWMP0，而WMNqUMN，WMPqUMP，q0，即MNP，勻強電場中等勢線為平行的直線，所以NP和MQ分別是兩條等勢線，有MQ，故A項錯誤、B項正確。電子由M點到Q點過程中，WMQq(MQ)0，電子由P點到Q點過程中，WPQq(PQ)0，故C項、D項均錯誤。2比較電勢高低和電勢能大小的方法 a依據電場線方向比較電勢高低和電勢能大小(2)(多選)(2013江蘇單科，4分)將一電荷量為Q的小球放在不帶電的金屬球附近，所形成的電場線分布如圖所示，金屬球表面的電勢處處相等。 a、b為電場中的兩點，則()Aa點的電場強度比b點的大Ba點的電勢比b點的高C檢驗電荷q在a點的電勢能比在b點的大D將檢驗電荷q從a點移到b點的過程中，電場力做負功答案：ABD解析：電場線的疏密表示電場強度的大小，a點附近的電場線較密集，則a點的電場強度大于b點的電場強度，故A項正確。a點所在的電場線從Q出發(fā)到不帶電的金屬球終止，所以a點的電勢高于金屬球的電勢，而b點所在處的電場線從金屬球發(fā)出到無窮遠，所以金屬球的電勢高于b點的電勢，故B項正確。電勢越高的地方，負電荷具有的電勢能越小，即負電荷在a點的電勢能較b點的小，故C項錯誤。由C項分析可知，檢驗電荷q在a點的電勢能較b點的小，則把檢驗電荷q從電勢能小的a點移動到電勢能大的b點，電勢能增加，電場力做負功，故D項正確。b依據場源電荷的正負比較電勢高低和電勢能大小(3)(多選) (2015海南單科，5分)如圖所示，兩電荷量分別為Q(Q0)和Q的點電荷對稱地放置在x軸上原點O的兩側，a點位于x軸上O點與點電荷Q之間，b點位于y軸O點上方。取無窮遠處的電勢為零。下列說法正確的是() Ab點電勢為零，電場強度也為零B正的試探電荷在a點的電勢能大于零，所受電場力方向向右C將正的試探電荷從O點移到a點，必須克服電場力做功D將同一正的試探電荷先后從O、b兩點移到a點，后者電勢能的變化較大答案：BC解析：因為等量異號電荷連線的中垂線上的電場方向為平行于x軸指向負電荷，所以電場方向與中垂線方向垂直，故中垂線為等勢線，因為中垂線延伸到無窮遠處，所以中垂線的電勢為零，故b點的電勢為零，但是電場強度不為零，故A項錯誤。等量異號電荷連線上，電場方向由正電荷指向負電荷，方向平行于x軸向右，在中點O處電勢為零，O點左側電勢為正、右側電勢為負，又知道正電荷在正電勢處電勢能為正，故B項正確。O點的電勢低于a點的電勢，電場力做負功，所以必須克服電場力做功，故C項正確。O點和b點的電勢相等，所以先后從O、b點移到a點，電場力做功相等，電勢能變化相同，故D項錯誤。3帶電粒子運動軌跡類問題 a根據電場線的特性解決帶電粒子在電場中運動軌跡類問題(4)(多選)(2017天津理綜，6分)如圖所示，在點電荷Q產生的電場中，實線MN是一條方向未標出的電場線，虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡。設電子在A、B兩點的加速度大小分別為aA、aB，電勢能分別為EpA、EpB。下列說法正確的是()A電子一定從A向B運動B若aAaB，則Q靠近M端且為正電荷C無論Q為正電荷還是負電荷，一定有EpAaB，說明電子在A點受到的靜電力較大，A點的電場強度較大，根據點電荷的電場分布可知，靠近M端為場源電荷的位置，應帶正電，故B項正確。無論Q為正電荷還是負電荷，一定有電勢 AB，電子電勢能Epe，電勢能是標量，所以一定有EpAEpB，故C項正確、D項錯誤。b根據等勢面的特性解決帶電粒子在電場中運動軌跡類問題(5)(多選) (2016海南單科，5分)如圖所示，一帶正電的點電荷固定于O點，兩虛線圓均以O為圓心，兩實線分別為帶電粒子M和N先后在電場中運動的軌跡，a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點。不計重力。下列說法正確的是() AM帶負電荷，N帶正電荷BM在b點的動能小于它在a點的動能CN在d點的電勢能等于它在e點的電勢能DN在從c點運動到d點的過程中克服電場力做功答案：ABC解析：如題圖所示，M粒子的軌跡向左彎曲，則帶電粒子所受的電場力方向向左，可知M粒子受到了引力作用，故M帶負電荷，而N粒子的軌跡向下彎曲，則帶電粒子所受的電場力方向向下，說明N粒子受到斥力作用，故N粒子帶正電荷，故A項正確。由于虛線是等勢面，故M粒子從a到b電場力對其做負功，故動能減小，故B項正確。對于N粒子，由于d和e在同一等勢面上，故從e到d電場力做功為0，電勢能不變，故C項正確。由于N粒子帶正電，故從c點運動到d點的過程中，電場力做正功，故D項錯誤。4根據等分法解決勻強電場中電勢差與電場強度關系的問題 (6)(多選)(2017全國，6分)一勻強電場的方向平行于xOy平面，平面內a、b、c三點的位置如圖所示，三點的電勢分別為10 V、17 V、26 V。下列說法正確的是()A電場強度的大小為2.5 V/cmB坐標原點處的電勢為1 VC電子在a點的電勢能比在b點的低7 eVD電子從b點運動到c點，電場力做功為9 eV答案：ABD解析：如圖所示，設a、c之間的d點電勢與b點相同，則，d點坐標為(3.5 cm，6 cm)，過c點作cfbd于f，由幾何關系可得cf3.6 cm，則電場強度E V/cm2.5 V/cm，故A項正確。因為四邊形Oacb是矩形，所以有UacUOb，解得坐標原點O處的電勢為1 V，故B項正確。a點電勢比b點電勢低7 V，電子帶負電，所以電子在a點的電勢能比在b點的高7 eV，故C項錯誤。b點電勢比c點電勢低9 V，電子從b點運動到c點，電場力做功為9 eV，故D項正確。5利用功能關系解決電場中的能量問題 (7)(多選) (2015四川理綜，6分)如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點是P，直徑MN水平。a、b是兩個完全相同的帶正電小球(視為點電荷)，b固定在M點，a從N點靜止釋放，沿半圓槽運動經過P點到達某點Q(圖中未畫出)時速度為零。則小球a() A從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力先增大后減小B從N到P的過程中，速率先增大后減小C從N到Q的過程中，電勢能一直增加D從P到Q的過程中，動能減少量小于電勢能增加量答案：BC解析：小球a從N點靜止釋放，過P點后到Q點速度為零，整個運動過程只有重力和庫侖力做功，庫侖力方向與a的速度方向夾角一直大于90，所以整個過程中庫侖力做負功。小球a從N到Q的過程中，庫侖力增大，庫侖力與重力的夾角從90一直減小，所以它們的合力一直增大，故A項錯誤。帶電小球a受力如圖所示。在靠近N點的位置，合力與速度夾角小于90，在P點合力與速度夾角大于90，所以小球a從N到P的過程中，速率應先增大后減小，故B項正確。從N到Q的過程中，庫侖力一直做負功，所以電勢能一直增加，故C項正確。根據能量守恒可知，P到Q的過程中，動能的減少量等于重力勢能和電勢能的增加量之和，故D項錯誤。6靜電場中的圖像問題 a電場中的x圖像(8)(多選)(2017全國，6分)在一靜止點電荷的電場中，任一點的電勢與該點到點電荷的距離r的關系如圖所示。電場中四個點a、b、c和d的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點a到點電荷的距離ra與點a的電勢a已在圖中用坐標(ra，a)標出，其余類推。現將一帶正電的試探電荷由a點依次經b、c點移動到d點，在相鄰兩點間移動的過程中，電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項正確的是()AEaEb41 BEcEd21CWabWbc31 DWbcWcd13答案：AC解析：由題圖可知，a、b、c、d到點電荷的距離ra、rb、rc、rd分別為1 m、2 m、3 m、6 m，根據點電荷的場強公式Ek可知，故A項正確、B項錯誤。電場力做功WqU，a與b、b與c、c與d之間的電勢差分別為3 V、1 V、1 V，所以，故C項正確、D項錯誤。b電場中的Ex圖像(9)(多選)(經典題，6分)靜電場在x軸上的電場強度E隨x的變化關系如圖所示，x軸正向為電場強度正方向，帶正電的點電荷沿x軸運動，則點電荷()A在x2和x4處電勢能相等B由x1運動到x3的過程中電勢能增大C由x1運動到x4的過程中電場力先增大后減小D由x1運動到x4的過程中電場力先減小后增大答案：BC解析：由題意可知，在x1的左側電場強度方向沿x軸正方向，在x1的右側電場強度方向沿x軸負方向。帶正電的點電荷從x2運動到x4的過程中，電場力做負功，電勢能增加，故A項錯誤。帶正電的點電荷由x1運動到x3的過程中，電場力做負功，電勢能增大，故B項正確。由x1到x4電場強度的大小先增大后減小，則點電荷由x1運動到x4的過程中電場力先增大后減小，故C項正確、D項錯誤。c. 電場中的Epx圖像(10)(2017河北模擬，6分)M、N是某電場中一條電場線上的兩點，若在M點釋放一個初速度為零的電子，電子僅受電場力作用，并沿電場線由M點運動到N點，其電勢能Ep隨位移x變化的關系如圖所示，其中電子在M點時的電勢能為EpM，電子在N點時的電勢能為EpN，則下列說法正確的是()A電子在N點時的動能小于在M點的動能B該電場有可能是勻強電場C該電子運動的加速度越來越小D電子運動的軌跡為曲線答案：C解析：電子僅受電場力的作用，電勢能與動能之和恒定，由圖像可知電子由M點運動到N點，電勢能減少，動能增加，故A項錯誤。分析圖像可得電子的電勢能隨運動距離的增大，減少得越來越慢，即經過相等距離電場力做功越來越少，由可得電場強度越來越小，故B項錯誤。由于電子從M點運動到N點電場力逐漸減小，所以加速度逐漸減小，故C項正確。電子從靜止開始沿電場線運動，可得M、N點所在電場線為直線，則電子的運動軌跡必為直線，故D項錯誤。